Güç pilleri, enerjiyi depolayan ve serbest bırakan modern teknolojinin kritik bir bileşenidir ve bu da onları akıllı telefonlar, dizüstü bilgisayarlar ve hatta elektrikli araçlar için çok önemli hale getirir.
Güç pilleri, performans ve verimlilik açısından son gelişmelere tanık oldu. Bu gelişmelerden biri de başlangıcıdır. hidrojen yakıt hücreli Sürdürülebilir enerji sağlama potansiyeli nedeniyle popülerlik kazanan teknoloji. Geleneksel fosil yakıtların aksine, hidrojen enerjisi sıfır emisyon üreten ve yenilenebilir olan alternatif bir ulaşım yakıtıdır.
Bu teknoloji, son zamanlarda ilgi gören standart elektrikli araçlardan nispeten daha yeni. 2015'ten bu yana, yalnızca üç otomobil şirketi, iki nesil boyunca 10,700'ün biraz üzerinde en yüksek satışla hidrojenle çalışan otomobiller sattı. Bu üç araba şirketi Hyundai, Honda ve Toyota'dır.
Özellikle, CNN gibi popüler medya şirketleri hidrojenle ilgili haberler yaptılar. Örneğin, onlardan biri son Makaleler Almanya'nın enerji üreticilerinden biri olan RWE ile Norveç devlet enerji şirketi Equinox'un önümüzdeki birkaç yıl içinde Almanya'da ulaşım için bir boru hattı da dahil olmak üzere hidrojen yakıtlı enerji santralleri inşa etme planlarını ortaya çıkardı.
Yine, başka bir rapor Airbus adlı bir havacılık şirketinin, 2035 yılına kadar sıfır emisyonlu bir uçak fırlatma girişimlerinin bir parçası olarak hidrojenle çalışan bir yakıt hücreli motor geliştirdiklerini kamuoyuna duyuran açıklamasını içeriyor. Tüm bunlar, teknolojik büyümeyi ilerletme çabaları.
İçindekiler
Hidrojen yakıt hücresi teknolojisi nedir?
Hangi araçlar hidrojen güç teknolojisini kullanabilir?
Hidrojen yakıt hücresi teknolojisinin geleceği nedir?
Nihai düşünceler
Hidrojen yakıt hücresi teknolojisi nedir?
Hidrojen yakıt hücresi teknolojisi, hidrojen ve oksijenin kimyasal enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren elektrokimyasal bir süreç kullanır.
Bu, elektrik enerjisini artırmak için toplanan küçük miktarlarda elektrik üreten bir dizi ayrı ayrı yakıt hücresi olan bir yakıt hücresi yığını kullanılarak gerçekleştirilir.
Enerji üretim prensibi, hidrojen ve oksijenin redoks reaksiyonuna dayanmaktadır. Anotta hidrojen gazı verilirken, oksijen yakıt hücresinin katot tarafından girer. Her iki gaz da, pozitif yüklü iyonların gazlar karışmadan geçmesine izin veren bir elektrolit ile ayrılır.
Daha sonra hidrojen anoda yerleştirilmiş bir katalizörle temas eder ve oksitlenerek protonlar (pozitif yüklü hidrojen iyonları) ve elektronlar (negatif yüklü hidrojen iyonları) üretir. Protonlar elektrolitten katoda geçerken, elektrolitten geçemeyen elektronlar devre etrafında katoda doğru hareket etmeye zorlanır. Bu iyon akışı, bir elektrik akımı oluşturan şeydir.
Katotta, su üretmek için alınan protonlar ve elektronlarla reaksiyona girerek oksijenle indirgeme meydana gelir. Toplam reaksiyon, ya arabayı çalıştıran elektrik motoruna güç vermek ya da küçük bir şarj etmek için kullanılan bu iyonların akışı yoluyla elektrik enerjisi verir. Lityum iyon batarya bu daha sonra kullanmak üzere enerji tasarrufu sağlar.
Bu akü ayrıca aracın iyileştirici fren sisteminden güç alır ve düşük enerjili sürüş sırasında yakıt yığınından salınan fazla enerjiyi depolar.
Hangi araçlar hidrojen güç teknolojisini kullanabilir?
Hidrojen enerjisi teknolojisi, mevcut uygulama seviyesinde ağırlıklı olarak otobüslerde ve kamyonlarda kullanılmaktadır. Ancak, yüksek maliyet ve sınırlı altyapı gibi çeşitli faktörler bu teknolojinin genişlemesini engellediğinden dağıtım çok düşüktür.
Bununla birlikte, hidrojenle çalışan araçların, yanmalı muadillerine göre bazı faydaları vardır. İlk olarak, hidrojen yakıtı ile çalışan otobüsler, konvansiyonel araçlar gibi zararlı kirleticiler veya sera gazları yaymaz. Bunun nedeni, hücrelerin kimyasal işlemlerinin yan ürünler olarak yalnızca su buharı ve ısı açığa çıkarması ve bu da onları fosil yakıtlara temiz bir alternatif haline getirmesidir.
Ayrıca, hidrojenle çalışan otobüsler, geleneksel araçlarda yaygın olan titreşim veya gürültü olmadan sorunsuz ve sessiz çalışır. Bu HFC piller ayrıca daha yüksek yoğunluğa sahiptir, bu nedenle daha uzun süre dayanabilir ve daha iyi araç performansı sağlayabilirler.
Bu yayının yapıldığı tarihte, tipik hidrojen enerjili araçlar yakıt doldurmadan önce 300-400 mil dayanabilirken, ortalama elektrikli araçlar yalnızca 250 mil dayanabilmektedir. Ayrıca, yakıt ikmali süreleri yalnızca birkaç dakika sürer ve yeniden şarj edilmesi birkaç saat sürebilen ortalama elektrikli araçlara kıyasla önemli ölçüde düşüktür.
Ne yazık ki, hidrojen enerjisi teknolojisinin bazı aksaklıkları var. Hidrojen yakıtı ne kadar sürdürülebilir görünürse görünsün, hidrojenin kendisinin üretimi ve depolanması geleneksel dizel ve benzinden daha pahalıdır. Evrende en çok bulunan element olmasına rağmen, hidrojen asla saf bulunmaz.
Atomik yapısı nedeniyle, her zaman ayrılması zor olabilen diğer elementlerle birleştirilir. Örneğin, doğal gazdan (CH4) hidrojen enerjisi elde etmek, "kırmak" için muazzam bir güç gerektirir ve yan ürün olarak CO2 salar.
Sonuç olarak, endüstriyel üretim sürecinin verimliliği nispeten düşüktür, bu da yakıtı üretmek ve nakletmek için sağlayacağı enerjiden daha fazla enerji gerektiği anlamına gelir. Bu, gerçekten sürdürülebilir olup olmadığı sorusuna yol açar.
Ayrıca, çok az hidrojen yakıt ikmal istasyonu olması, sürücüleri uzun yolculuklara çıkmaktan caydırıyor. Örneğin, istatistikler California'daki hidrojen yakıt ikmal istasyonlarının sayısının sadece 60 olduğunu gösteriyor. Bu arada, geleneksel gazın ülke çapında 100,000'den fazla iyi gelişmiş yakıt ikmal istasyonu var.
Hidrojen yakıtının maliyeti de galonu 10 ABD Doları ile 17 ABD Doları arasında değişen benzin istasyonlarına kıyasla 5 ABD Doları ile 8.50 ABD Doları arasında yüksektir. Ek olarak, hidrojen uygun şekilde kullanılmadığı takdirde oldukça yanıcı olabileceğinden, hidrojen yakıt ikmal istasyonlarının makul olup olmadığı konusunda güvenlik endişeleri vardır.
Hidrojen yakıt hücresi teknolojisinin geleceği nedir?
Kusurlarına rağmen, hava kirliliği ve iklim değişikliği endişeleri artmaya devam ettikçe, hidrojenle çalışan araçlara olan talep önümüzdeki birkaç yıl içinde artabilir. Bu artış, daha temiz ulaşım seçeneklerine geçişi sağlayan sıfır emisyon durumundan kaynaklanmaktadır.
Aynı şekilde, teknolojik gelişmelerin hidrojen yakıt hücrelerinin verimliliğini, maliyet etkinliğini ve güvenilirliğini iyileştirerek hidrojenle çalışan araçları tüketiciler için daha çekici ve uygun fiyatlı hale getirmesi bekleniyor.
Devlet ve özel şirketler de yakıt ikmal istasyonları gibi daha fazla altyapı inşa etmeye yatırım yapıyor. Bu nedenle, insanların sonraki yıllarda hidrojenle çalışan araçları benimseme olasılığı daha yüksektir.
Ama hepsi bu kadar değil. Mevcut enerji krizi dünya çapında belirirken, hükümetler hızla geleceğe dönük stratejiler izliyor. Sonuç olarak, LNG'ye ve yeni doğal gaz altyapılarına yatırım yaparak gelecekte temiz hidrojen enerjisinin uygulanmasının yolunu açıyorlar.
Mevcut tüm projeler 2030 yılına kadar başarılı bir şekilde başlarsa, düşük karbonlu hidrojen yılda 16-24 Mt'a kadar çıkabilir. Bu tahminlere dayanarak, elektrolizörlerden gelen yeşil hidrojen 9-14 Mt, mavi hidrojen ise 7-10 Mt olacaktır.
Bununla birlikte, hidrojen enerjisi sektörü sürekli olarak tutarsız düzenleyici çerçevelerden, gelecekteki taleplerle ilgili belirsizliklerden ve hidrojen yakıt hücrelerini taşımak için ekipman eksikliğinden muzdariptir. Ne yazık ki, yeni projelerin sadece %4'ü nihai yatırım kararına varmış veya üzerinde çalışılmaktadır.
2022'de yıllık elektrolizör kapasitesi 8 gigawatt'a yükselse de, tüm yeni projeler ilerleme kaydederse 60'a kadar yılda 2030 gigawatt'a ulaşabilir. Daha da önemlisi, üretim kapasiteleri artarsa 70'a kadar potansiyel olarak %2030'lik bir fiyat düşüşü olabilir ve bunun etkileri, güneş ve rüzgar enerjisi büyümesini artırmaya yardımcı olan beklenmedik fiyat düşüşlerine benzer olacaktır.
Gelecek umut verici görünse de, temiz hidrojen üretiminin IEA'nın 2050 yılına kadar Net Sıfır Emisyonlarına ulaşacak kadar hızlı hareket etmediğini not etmek gerekir. Bu nedenle, prim arz ve talebini artırmak için sektörün daha büyük teşvikleri ve yatırımları teşvik edecek acil eyleme ihtiyacı var. -fiyat, düşük karbonlu hidrojen enerjisi.
Nihai düşünceler
Hidrojenle çalışan araçlar kesinlikle umut verici icatlardır. Bu teknoloji henüz emekleme aşamasında olmasına rağmen, hiç şüphesiz iklim değişikliği krizine uygulanabilir ve sürdürülebilir bir çözüm yaratma potansiyeline sahip.
Bu makale, bu yeni ve ilham verici alana ilişkin içgörüler sağladı ve çok sayıda engelle karşı karşıya olsa bile, ulaşım sektörü bu teknolojinin yakın gelecekte yaratacağı etki konusunda iyimser olabilir.
